电大数控编程技术机考答案(电大数控编程技术机考答案第五套)

西安石油大学机械系07级数控机床呢编程技术试卷和答案 急急急 快的再加100

数控机床编程与操作试题库及答案

一． 是非题

（一） 职业道德

1.1.1（√）安全管理是综合考虑“物”的生产管理功能和“人”的管理，目的是生产更好的产品

1.1.2（√） 通常车间生产过程仅仅包含以下四个组成部分：基本生产过程、辅助生产过程、生产技术准备过程、生产服务过程。

1.1.3（√） 车间生产作业的主要管理内容是统计、考核和分析。

1.1.4（√） 车间日常工艺管理中首要任务是组织职工学习工艺文件，进行遵守工艺纪律的宣传教育，并例行工艺纪律的检查。

（二） 基础知识

1.2.1（×）当数控加工程序编制完成后即可进行正式加工。

1.2.2（×）数控机床是在普通机床的基础上将普通电气装置更换成CNC控制装置。

1.2.3（√）圆弧插补中，对于整圆，其起点和终点相重合，用R编程无法定义，所以只能用圆心坐标编程。

1.2.4（√）插补运动的实际插补轨迹始终不可能与理想轨迹完全相同。

1.2.5（×）数控机床编程有绝对值和增量值编程，使用时不能将它们放在同一程序段中。

1.2.6（×）用数显技术改造后的机床就是数控机床。

1.2.7（√）G代码可以分为模态G代码和非模态G代码。

1.2.8（×）G00、G01指令都能使机床坐标轴准确到位，因此它们都是插补指令。

1.2.9（√）圆弧插补用半径编程时，当圆弧所对应的圆心角大于180o时半径取负值。

1.2.10（×）不同的数控机床可能选用不同的数控系统，但数控加工程序指令都是相同的。

1.2.11（×）数控机床按控制系统的特点可分为开环、闭环和半闭环系统。

1.2.12（√）在开环和半闭环数控机床上，定位精度主要取决于进给丝杠的精度。

1.2.13（×）点位控制系统不仅要控制从一点到另一点的准确定位，还要控制从一点到另一点的路径。

1.2.14（√）常用的位移执行机构有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。

1.2.15（√）通常在命名或编程时，不论何种机床，都一律假定工件静止刀具移动。

1.2.16（×）数控机床适用于单品种，大批量的生产。

1.2.17（×）一个主程序中只能有一个子程序。

1.2.18（×）子程序的编写方式必须是增量方式。

1.2.19（×）数控机床的常用控制介质就是穿孔纸带。

1.2.20（√）程序段的顺序号，根据数控系统的不同，在某些系统中可以省略的。

1.2.21（×）绝对编程和增量编程不能在同一程序中混合使用。

1.2.22（×）数控机床在输入程序时，不论何种系统座标值不论是整数和小数都不必加入小数点。

1.2.23（√）RS232主要作用是用于程序的自动输入。

1.2.24（√）车削中心必须配备动力刀架。

1.2.25（×）Y坐标的圆心坐标符号一般用K表示。

1.2.26（√）非模态指令只能在本程序段内有效。

1.2.27（×）X坐标的圆心坐标符号一般用K表示。

1.2.28（×）数控铣床属于直线控制系统。

1.2.29（√）采用滚珠丝杠作为X轴和Z轴传动的数控车床机械间隙一般可忽略不计。

1.2.30（√）旧机床改造的数控车床，常采用梯形螺纹丝杠作为传动副，其反向间隙需事先测量出来进行补偿。

1.2.31（√）顺时针圆弧插补（G02）和逆时针圆弧插补（G03）的判别方向是：沿着不在圆弧平面内的坐标轴正方向向负方向看去，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。

1.2.32（×）顺时针圆弧插补（G02）和逆时针圆弧插补（G03）的判别方向是：沿着不在圆弧平面内的坐标轴负方向向正方向看去，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。

1.2.33（√）伺服系统的执行机构常采用直流或交流伺服电动机。

1.2.34（√）直线控制的特点只允许在机床的各个自然坐标轴上移动，在运动过程中进行加工。

1.2.35（×）数控车床的特点是Z轴进给1mm，零件的直径减小2mm。

1.2.36（×）只有采用CNC技术的机床才叫数控机床。

1.2.37（√）数控机床按工艺用途分类，可分为数控切削机床、数控电加工机床、数控测量机等。

1.2.38（×）数控机床按控制坐标轴数分类，可分为两坐标数控机床、三坐标数控机床、多坐标数控机床和五面加工数控机床等。

1.2.39（×）数控车床刀架的定位精度和垂直精度中影响加工精度的主要是前者。

1.2.39（×）最常见的2轴半坐标控制的数控铣床，实际上就是一台三轴联动的数控铣床。

1.2.40（√）四坐标数控铣床是在三坐标数控铣床上增加一个数控回转工作台。

1.2.41（√）液压系统的输出功率就是液压缸等执行元件的工作功率。

1.2.42（×）液压系统的效率是由液阻和泄漏来确定的。

1.2.43（√）调速阀是一个节流阀和一个减压阀串联而成的组合阀。

1.2.44（×）液压缸的功能是将液压能转化为机械能。

1.2.45（×）数控铣床加工时保持工件切削点的线速度不变的功能称为恒线速度控制。

1.2.46（√）由存储单元在加工前存放最大允许加工范围，而当加工到约定尺寸时数控系统能够自动停止，这种功能称为软件形行程限位。

1.2.47（√）点位控制的特点是，可以以任意途径达到要计算的点，因为在定位过程中不进行加工。

1.2.48（√）数控车床加工球面工件是按照数控系统编程的格式要求，写出相应的圆弧插补程序段。

1.2.49（√）伺服系统包括驱动装置和执行机构两大部分。

1.2.50（√）不同结构布局的数控机床有不同的运动方式，但无论何种形式，编程时都认为刀具相对于工件运动。

1.2.51（×）不同结构布局的数控机床有不同的运动方式，但无论何种形式，编程时都认为工件相对于刀具运动。

1.2.52（×）一个主程序调用另一个主程序称为主程序嵌套。

1.2.53（×）数控车床的刀具功能字T既指定了刀具数，又指定了刀具号。

1.2.54（×）数控机床的编程方式是绝对编程或增量编程。

1.2.55（√）数控机床用恒线速度控制加工端面、锥度和圆弧时，必须限制主轴的最高转速。

1.2.56（×）螺纹指令G32 X41.0 W-43.0 F1.5是以每分钟1.5mm的速度加工螺纹。

1.2.57（×）经试加工验证的数控加工程序就能保证零件加工合格。

1.2.58（√）数控机床的镜象功能适用于数控铣床和加工中心。

1.2.59（×）数控机床加工时选择刀具的切削角度与普通机床加工时是不同的。

1.2.60（×）数控铣床加工时保持工件切削点的线速度不变的功能称为恒线速度控制。

1.2.61（×）在数控加工中，如果圆弧指令后的半径遗漏，则圆弧指令作直线指令执行。

1.2.62（√）车床的进给方式分每分钟进给和每转进给两种，一般可用G94和G95区分。

（三） 数控加工实施

1.3.1（√）在数控机床上加工零件，应尽量选用组合夹具和通用夹具装夹工件。避免采用专用夹具。

1.3.2（×）保证数控机床各运动部件间的良好润滑就能提高机床寿命。

1.3.3（√）数控机床加工过程中可以根据需要改变主轴速度和进给速度。

1.3.4（√）车床主轴编码器的作用是防止切削螺纹时乱扣。

1.3.5（×）跟刀架是固定在机床导轨上来抵消车削时的径向切削力的。

1.3.6（×）切削速度增大时，切削温度升高，刀具耐用度大。

1.3.7（×）数控机床进给传动机构中采用滚珠丝杠的原因主要是为了提高丝杠精度。

1.3.8（×）数控车床可以车削直线、斜线、圆弧、公制和英制螺纹、圆柱管螺纹、圆锥螺纹，但是不能车削多头螺纹。

1.3.9（×）平行度的符号是 //，垂直度的符号是 ┸ , 圆度的符号是 〇。

1.3.10（√）数控机床为了避免运动件运动时出现爬行现象，可以通过减少运动件的摩擦实现。

1.3.11（×）切削中，对切削力影响较小的是前角和主偏角。

1.3.12（×）同一工件，无论用数控机床加工还是用普通机床加工，其工序都一样。

1.3.13（×）数控机床的定位精度与数控机床的分辨率精度是一致的。

（四） 编制数控程序

1.4.1（√）刀具半径补偿是一种平面补偿，而不是轴的补偿。

1.4.2（√）固定循环是预先给定一系列操作，用来控制机床的位移或主轴运转。

1.4.3（√）数控车床的刀具补偿功能有刀尖半径补偿与刀具位置补偿。

1.4.4（×）刀具补偿寄存器内只允许存入正值。

1.4.5（×）数控机床的机床坐标原点和机床参考点是重合的。

1.4.6（×）机床参考点在机床上是一个浮动的点。

1.4.7（√）外圆粗车循环方式适合于加工棒料毛坯除去较大余量的切削。

1.4.8（√）固定形状粗车循环方式适合于加工已基本铸造或锻造成型的工件。

1.4.9（×）外圆粗车循环方式适合于加工已基本铸造或锻造成型的工件。

1.4.10（√）刀具补偿功能包括刀补的建立、刀补的执行和刀补的取消三个阶段。

1.4.11（×）刀具补偿功能包括刀补的建立和刀补的执行二个阶段。

1.4.12（×）数控机床配备的固定循环功能主要用于孔加工。

1.4.13（√）数控铣削机床配备的固定循环功能主要用于钻孔、镗孔、攻螺纹等。

1.4.14（×）编制数控加工程序时一般以机床坐标系作为编程的坐标系。

1.4.15（√）机床参考点是数控机床上固有的机械原点，该点到机床坐标原点在进给坐标轴方向上的距离可在机床出厂时设定。

（五） 操作数控机床

1.5.1（√）因为毛坯表面的重复定位精度差，所以粗基准一般只能使用一次。

1.5.2（×）表面粗糙度高度参数Ra值愈大，表示表面粗糙度要求愈高；Ra值愈小，表示表面粗糙度要求愈低。

1.5.3（√）标准麻花钻的横刃斜角为50°～55°。

1.5.4（√）数控机床的位移检测装置主要有直线型和旋转型。

1.5.5（×）基本型群钻是群钻的一种，即在标准麻花钻的基础上进行修磨，形成“六尖一七刃的结构特征。

1.5.6（√）陶瓷的主要成分是氧化铝，其硬度、耐热性和耐磨性均比硬质合金高。

1.5.7（×）车削外圆柱面和车削套类工件时，它们的切削深度和进给量通常是相同的。

1.5.8（√）热处理调质工序一般安排在粗加工之后,半精加工之前进行。

1.5.9（√）为了保证工件达到图样所规定的精度和技术要求，夹具上的定位基准应与工件上设计基准、测量基准尽可能重合。

1.5.10（√）为了防止工件变形，夹紧部位要与支承对应，不能在工件悬空处夹紧。

1.5.11（×）在批量生产的情况下，用直接找正装夹工件比较合适。

1.5.12（√）刀具切削部位材料的硬度必须大于工件材料的硬度。

1.5.13（×）加工零件在数控编程时，首先应确定数控机床，然后分析加工零件的工艺特性。

1.5.14（×）数控切削加工程序时一般应选用轴向进刀。

1.5.15（×）因为试切法的加工精度较高，所以主要用于大批、大量生产。

1.5.16（×）具有独立的定位作用且能限制工件的自由度的支承称为辅助支承。

1.5.17（√）切削用量中，影响切削温度最大的因素是切削速度。

1.5.18（√）积屑瘤的产生在精加工时要设法避免，但对粗加工有一定的好处。

1.5.19（×）硬质合金是一种耐磨性好。耐热性高，抗弯强度和冲击韧性都较高的一种刀具材料。

1.5.20（×）在切削时，车刀出现溅火星属正常现象，可以继续切削。

1.5.21（×）刃磨车削右旋丝杠的螺纹车刀时，左侧工作后角应大于右侧工作后角。

1.5.22（√）套类工件因受刀体强度、排屑状况的影响，所以每次切削深度要少一点，进给量要慢一点。

1.5.23（√）切断实心工件时，工件半径应小于切断刀刀头长度。

1.5.24（√）切断空心工件时，工件壁厚应小于切断刀刀头长度。

1.5.25（×）数控机床对刀具的要求是能适合切削各种材料、能耐高温且有较长的使用寿命。

1.5.26（√）数控机床对刀具材料的基本要求是高的硬度、高的耐磨性、高的红硬性和足够的强度7和韧性。

1.5.27（√）工件定位时，被消除的自由度少于六个，但完全能满足加工要求的定位称不完全定位。

1.5.28（×）定位误差包括工艺误差和设计误差。

1.5.29（×）数控机床中MDI是机床诊断智能化的英文缩写。

1.5.30（×）数控机床中CCW代表顺时针方向旋转，CW代表逆时针方向旋转。

1.5.31（×）一个完整尺寸包含的四要素为尺寸线、尺寸数字、尺寸公差和箭头等四项要素。

1.5.32（√）高速钢刀具具有良好的淬透性、较高的强度、韧性和耐磨性。

1.5.33（×）长V形块可消除五个自由度。短的V形块可消除二个自由度。

1.5.34（√）长的V形块可消除四个自由度。短的V形块可消除二个自由度。

1.5.35（×）高速钢是一种含合金元素较多的工具钢，由硬度和熔点很高的碳化物和金属粘结剂组成。

1.5.36（√）零件图中的尺寸标注要求是完整、正确、清晰、合理。

1.5.37（√）硬质合金是用粉末冶金法制造的合金材料，由硬度和熔点很高的碳化物和

金属粘结剂组成。

1.5.38（√）工艺尺寸链中，组成环可分为增环与减环。

1.5.39（√）尺寸链按其功能可分为设计尺寸链和工艺尺寸链。按其尺寸性质可分为线性尺寸链和角度尺寸链。

1.5.40（×）直线型检测装置有感应同步器、光栅、旋转变压器。

1.5.41（×）常用的间接测量元件有光电编码器和感应同步器。

1.5.42（√）直线型检测元件有感应同步器、光栅、磁栅、激光干涉仪。

1.5.43（√）旋转型检测元件有旋转变压器、脉冲编码器、测速发电机。

1.5.44（√）开环进给伺服系统的数控机床，其定位精度主要取决于伺服驱动元件和机床传动机构精度、刚度和动态特性。

1.5.45（×）按数控系统操作面板上的RESET键后就能消除报警信息。

1.5.46（√）若普通机床上的一把刀只能加工一个尺寸的孔，而在数控机床这把刀可加工尺寸不同的无数个孔。

1.5.53（×）量块通常可以用于测量零件的长度尺寸。

1.5.54（×）检查加工零件尺寸时应选精度高的测量器具。

1.5.55（√）过盈配合的结合零件加工时表面粗糙度应该选小为好。

1.5.56（×）加工零件的表面粗糙度小要比大好。

1.5.57（×）用一个精密的塞规可以检查加工孔的质量。

（六） 数控机床作业管理

1.6.1（×）更换系统的后备电池时，必须在关机断电情况下进行。

1.6.2（×）炎热的夏季车间温度高达35°C以上，因此要将数控柜的门打开，以增加通风散热。

1.6.3（√）当数控机床失去对机床参考点的记忆时，必须进行返回参考点的操作。

1.6.4（×）数控机床在手动和自动运行中，一旦发现异常情况，应立即使用紧急停止按钮。

二． 单项选择题

（一） 职业道德

2.1.1 安全管理可以保证操作者在工作时的安全或提供便于工作的（B）。

A．生产场地 B．生产环境 C．生产空间

（二） 基础知识

2.2.2 加工（B）零件，宜采用数控加工设备。

A． 大批量 B 多品种中小批量 C 单件

2.2.3 通常数控系统除了直线插补外，还有（B）。

A．正弦插补 B 圆弧插补 C 抛物线插补

2.2.4 数控机床进给系统减少摩擦阻力和动静摩擦之差，是为了提高数控机床进给系统的（C）。

A．传动精度 B. 运动精度和刚度 C.快速响应性能和运动精度 D. 传动精度和刚度

2.2.5 为了保证数控机床能满足不同的工艺要求，并能够获得最佳切削速度，主传动系统的要求是（C）。

A．无级调速 B.变速范围宽 C.分段无级变速 D.变速范围宽且能无级变速

2.2.6 圆弧插补指令G03 X Y R 中，X、Y后的值表示圆弧的（B）。

A．起点坐标值 B. 终点坐标值 C. 圆心坐标相对于起点的值

2.2.7 （B）使用专用机床比较合适。

A．复杂型面加工 B. 大批量加工 C. 齿轮齿形加工

2.2.8 车床上，刀尖圆弧只有在加工（ C ）时才产生加工误差。

A. 端面 B. 圆柱 C. 圆弧

2.2.9 数控系统所规定的最小设定单位就是（C）。

A. 数控机床的运动精度 B. 机床的加工精度 C. 脉冲当量 D. 数控机床的传动精度

2.2.10 步进电机的转速是否通过改变电机的（ A ）而实现。

A. 脉冲频率 B. 脉冲速度 C. 通电顺序

2.2.11 目前第四代计算机采用元件为（ C ）。

A. 电子管 B. 晶体管 C. 大规模集成电路

2.2.12 确定数控机床坐标轴时，一般应先确定（ C ）。

A. X轴 B. Y轴 C. Z轴

2.2.13 数控铣床的默认加工平面是（ A ）。

A. XY平面 B. XZ平面 C. YZ平面

2.2.14 G00指令与下列的（ C ）指令不是同一组的。

A. G01 B. G02，G03 C. G04

2.2.15 开环控制系统用于（ A ）数控机床上。

A. 经济型 B. 中、高档 C. 精密

2.2.16 加工中心与数控铣床的主要区别是（ C ）。

A. 数控系统复杂程度不同 B. 机床精度不同

C. 有无自动换刀系统

2.2.17 采用数控机床加工的零件应该是（ B ）。

A. 单一零件 B. 中小批量、形状复杂、型号多变 C. 大批量

2.2.18 G02 X20 Y20 R-10 F100；所加工的一般是（ C ）。

1-11. 为什么数控机床加工的生产准备周期比普通机床加工生产准备周期短?（普通机床使用专用刀具、量具、而数控机床加工无须专用工艺装备，只须编程。）

1-12. 数控机床最适用于哪些类型零件的加工？ （复杂、高精、多种批量尤其是单件小批量。）

2-1. 空间曲面加工是否一定要有三坐标联动? （不是，亦可用3轴控制2轴联动进行加工）

2-2. 数控机床坐标系各进给轴运动的正方向总是假定为怎样的方向? （假设工件不动，刀具远离工件的方向为正。）

2-3. 什么是相对坐标编程？什么是绝对坐标编程？

（相对坐标编程：编程的坐标值按增量值的方式给定的编程方法

绝对坐标编程：编程的坐标值按绝对坐标的方式给定的编程方法）

2-4. 从大类上分类，数控加工程序编制方法有哪两种？ （手工编程、自动编程）

2-5. 被加工零件如图所示，本工序为精加工，铣刀直径为16 mm，进给速度100mm/min，主轴转速为400r/min，不考虑Z轴运动，编程单位为mm，试编制该零件的加工程序。

要求：

(1) 从A点开始进入切削，刀具绕零件顺时针方向加工，加工完成后刀具回到起刀点；

(2) 采用绝对坐标编程，指出零件上各段所对应的程序段号；

(3) 程序中有相应的M指令、S指令和刀补指令。

G92 X-15 Y-15；

N01 G90 G17 G00 G41 X0 Y0 M03 S400 D01 M08；

N02 G01 X60 Y130 F100；

N03 X120；

N04 G02 X150 Y100 I0 J-30；

N05 G01 Y50；

N06 G03 X100 Y0 I50 J0；

N07 G01 X0；

N08 G00 G40 X-15 Y-15 M05 M09；

N09 M02；

3-1. CNC装置硬件由哪几个模块组成?各模块的作用分别是什么?（计算机主板和系统总线、显示、输入输出、存储、设备辅助控制接口、位置控制、功能接口。）

3-2. 设备辅助控制接口模块的信号处理有哪两大目的?（隔离、转换。）

3-3. 根据CNC装置硬件所含有的CPU多少来分，可分为哪两大类系统? （单机系统、多机系统）

3-4. CNC装置中数据转换流程，按顺序有哪几个过程?（译码、刀补、速度预处理、插补、位控。）

3-5. 在中断型软件结构中，位置控制、键盘输入、插补运算、通信这4个中断服务程序，哪一个安排为最高级别优先级？优先级安排的原则是什么?

（位置控制级别最高。优先级安排的原则：1.控制指令高于管理指令2. 译码、刀补、速度预处理、插补、位控的优先级由低到高）

3-6. CNC装置软件从功能特征来看分为哪两大类？CNC装置的软件特点是什么？

（从功能特征来看分为：控制系统和管理系统

CNC装置的软件特点是：a.多任务与并行处理技术——资源分时共享、并发处理和流水处理；b.实时性与优先抢占调度机制。）

3-7. 刀具半径补偿的意义何在？

（1.可以简化程序，如粗、精加工用同一个程序只是修改D01中的偏置值 2.减少编程人员的坐标计算 3.使用不同的刀具时不用再编程）

3-8. 刀具半径补偿执行过程有哪三步? （建立过程、执行过程、取消过程）

3-9. C刀补中，转接过渡形式有几种? （插入型、缩短型、伸长型）

4-9. 解决交流伺服电机变频调速的技术关键问题是什么?

要获得调频调压的交流电源

4-10. 什么是数控机床的定位精度和伺服刚度？提高定位精度的措施有哪些？

定位精度：空载条件下，静态下指令位置与实际位置的精确程度。

伺服刚度：负载力与稳态位置误差之比。

提高定位精度的措施：提高传动机构的刚度

k、减小传动间的摩擦力

Fc、增大放大器增益、选力矩系数大的伺服电机。

4-11. 增大闭环进给伺服系统的增益有什么益处？系统增益是否越大越好?

增大闭环进给伺服系统的增益提高了系统的灵敏度，减小了跟随误差，提高了伺服系统的跟随精度。

系统增益不是越大越好。在保证进给系统不失稳的情况下，系统增益越大越好。

4-12. 数控回转工作台进给系统采用闭环控制时，位置检测元件安装在什么位置？

位置检测元件安装在数控回转工作台的转轴上。

4-16. 设一步进电机驱动工作台的开环系统，已知步进电机经一对 的齿轮减速后驱动丝杆使工作台作直线进给(如图所示)。已知丝杆的导程t(mm)，所选用的步进电机的最高工作频率fmax(Hz)，步进电机步距角为 。

求：(1) 当已知驱动的工作台最大速度Vmax时，满足系统要求的脉冲当量 ；(2) 齿轮传动的传动比 。

解：（1）根据F=60 f δ

得到δ的值

（2）根据360/it=α/δ

得到I=Z1/Z2=360δ/αt

5-1. 数控机床的机械结构应具有良好的特性，主要包括哪些？（高的刚度和抗振性、好的热稳定性、好的低速平稳性、高的几何精度和传动精度。）

5-2. 何为爬行现象？防止爬行的措施最主要的有哪些?

进给系统的驱动速度为匀速，当运动部件速度低于某一临界速度时， 会出现执行部件运动时快时慢、甚至停顿——前冲的现象，这种现象称为爬行现象。

措施（减小Vc的办法）：改善导轨面间和摩擦特性（滚动--静压--滑动(塑料)）、

提高传动刚度、减轻运动件的重量、增加系统的阻尼

5-3. 内装电机主轴(电主轴)的主要缺点是什么? 缺点是电机运转产生的振动和热量将直接影响到主轴

5-4. 数控机床常用丝杠螺母副是哪一种? （滚珠丝杠螺母副）

5-5. 数控回转工作台有哪两种? 分度工作台和数控回转工作台（开环数控回转工作台、闭环数控回转工作台）

5-6. 数控机床常用导轨有哪几种? 塑料导轨：滑动摩擦 滚动导轨：滚动摩擦 静压导轨：液体摩擦

5-7. 进给伺服系统的传动元件在调整时均需预紧，其主要目的什么？

消除传动间隙，提高传动刚度。

6-1. 什么是自动换刀装置?

储备一定数量的刀具并完成刀具的自动交换功能的装置。

6-2. 自动换刀装置方案的作用是什么？

缩短非切削时间，提高生产率，可使非切削时间减少到20％～30％；“工序集中”，扩大数控机床工艺范围，减少设备占地面积；提高加工精度。

6-3. 自动换刀装置的形式有哪几种?各有何应用场合和特点?

(1)回转刀架换刀：常用于数控车床，可设计成四方、六方刀架或圆盘式轴向装刀刀架；

(2)更换主轴换刀：用于工序较少、精度要求不太高的机床，如数控钻床、铣床，优点是换刀时间短，为保证主轴系统的刚性，必须限制主轴数目；

(3)更换主轴箱换刀 ：用于多主轴的主轴箱的组合机床，适于加工箱体类零件，具有高的生产率；

(4)更换刀库换刀：用于单机或多机的自动生产线，工艺范围广，需要刀具多，可以先更换刀库，再选择刀具

(5)带刀库的自动换刀系统：用于钻床、铣镗床、数控组合机床，应用广泛，可以作为独立部件，换刀过程复杂。

6-4. 自动换刀装置的刀库的形式有哪几种? 各有何应用场合和特点?

(1)盘式刀库

（2）链式刀库

6-5. 什么是刀具交换装置?作用是什么?

刀具交换装置：实现刀库与机床主轴之间装卸与传递刀具的装置。

6-6. 交换装置的形式有哪几种? 各有何应用场合和特点?

交换装置的形式：刀库和主轴相对运动实现刀具交换（结构简单换刀时间长，换刀动作多）；

由机械手进行刀具交换（动作简单，换刀时间短）

五、名词解释：

数字控制:（Numerical Control NC）是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行编程控制的自动化方法。

数控机床:（Numerical Control Machine Tools）是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。

进给轴：数控机床的一个进给自由度。

加工中心(MC)：带有自动换刀装置的数控机床。

CNC：计算机数控系统（Computer Numerical Control CNC ）以计算机为控制核心的数字控制系统。

DNC：直接数字控制系统是用一台通用计算机直接控制和管理一群数控机床进行零件加工或装配的系统。

FMC：柔性制造单元是由加工中心与自动交换工件的装置所组成，同时数控系统还增加了自动检测与工况自动监控等功能。

FMS：柔性制造系统由加工、物流、信息流组成的系统

CIMS：计算机集成制造系统是生产设备的集成、以信息为特征的技术集成和功能集成。

脉冲当量：单位脉冲下，进给伺服系统驱动元件所给的最小位移。

并行处理：是指软件系统在同一时刻或同一时间间隔内完成两个或两个以上任务处理的方法。

。

伺服系统：由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。

开环进给伺服系统：不需要对实际位移和速度进行测量，不需要将所测得的实际位移和速度反馈到系统的输入端与输入的指令位置和速度进行比较的系统。

闭环进给伺服系统：将检测元件装在执行部件上，直接测量执行部件的实际位移来进行反馈的进给系统

半闭环进给伺服系统：将检测元件安装在进给伺服系统传动链中的某一个环节上，间接测量执行部件的实际位移来进行反馈的进给系统

如何学习数控技术 ？

数控通俗的讲就是程序控制，由程序控制各轴的进给及刀具的移动等。想要学好数控，至少要学会三维制图，PROE与UG等软件也一定要会。

如果只是数控车床(二轴)或线切割机床，一般只不过要会电子制图就行了，比如CAXA或CAD。二维编程只要看看说明书就行了很简单。

数控是一们机械方面的课程，我们平时所说的机械加工用的普通车床和铣床，与数控所不同的就是在原由的基础上加上了一套数控设备。

数控设备基本上是由数控系统和伺服系统组成的，是用电脉冲信号控制机床的设备。

至于怎么学好数控铣床，其实没有什么困难的，关键学好数控铣床的坐标问题，别的也就没什么难的了，在就是要注意积累平时的经验，这东西是要靠经验才能学好的。

数控车削编程与操作练习(第2版)习题答案

中级数控铣床/加工中心操作工

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数控技术

1数控编程及其发展

数控编程是目前CAD/CAPP/CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一，其在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。由于生产实际的强烈需求，国内外都对数控编程技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。下面就对数控编程及其发展作一些介绍。

1.1数控编程的基本概念

数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点（cutterlocationpoint简称CL点）。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。

1.2数控编程技术的发展概况

为了解决数控加工中的程序编制问题，50年代，MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为APT（AutomaticallyProgrammedTool）。其后，APT几经发展，形成了诸如APTII、APTIII（立体切削用）、APT（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、APTAC（Advancedcontouring）(增加切削数据库管理系统)和APT/SS（SculpturedSurface）(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版。

采用APT语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素.APT仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和CAD数据库和CAPP系统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。

针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化的系统，称为为CATIA。随后很快出现了象EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题，推动了CAD和CAM向一体化方向发展。到了80年代，在CAD/CAM一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（CIMS）及并行工程（CE）的概念。目前，为了适应CIMS及CE发展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化夫发展。

在集成化方面，以开发符合STEP（StandardfortheExchangeofProductModelData）标准的参数化特征造型系统为主，目前已进行了大量卓有成效的工作，是国内外开发的热点；在智能化方面，工作刚刚开始，还有待我们去努力。

2 NC刀具轨迹生成方法研究发展现状

数控编程的核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。下面就刀具轨迹产生方法作一些介绍。

2.1基于点、线、面和体的NC刀轨生成方法

CAD技术从二维绘图起步，经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段，一直到现在的参数化特征造型。在二维绘图与三维线框阶段，数控加工主要以点、线为驱动对象，如孔加工，轮廓加工，平面区域加工等。这种加工要求操作人员的水平较高，交互复杂。在曲面和实体造型发展阶段，出现了基于实体的加工。实体加工的加工对象是一个实体（一般为CSG和BREP混合表示的），它由一些基本体素经集合运算（并、交、差运算）而得。实体加工不仅可用于零件的粗加工和半精加工，大面积切削掉余量，提高加工效率，而且可用于基于特征的数控编程系统的研究与开发，是特征加工的基础。

实体加工一般有实体轮廓加工和实体区域加工两种。实体加工的实现方法为层切法（SLICE），即用一组水平面去切被加工实体，然后对得到的交线产生等距线作为走刀轨迹。本文从系统需要角度出发，在ACIS几何造型平台上实现了这种基于点、线、面和实体的数控加工。

2.2基于特征的NC刀轨生成方法

参数化特征造型已有了一定的发展时期，但基于特征的刀具轨迹生成方法的研究才刚刚开始。特征加工使数控编程人员不在对那些低层次的几何信息（如：点、线、面、实体）进行操作，而转变为直接对符合工程技术人员习惯的特征进行数控编程，大大提高了编程效率。

W.R.Mail和A.J.Mcleod在他们的研究中给出了一个基于特征的NC代码生成子系统，这个系统的工作原理是：零件的每个加工过程都可以看成对组成该零件的形状特征组进行加工的总和。那么对整个形状特征或形状特征组分别加工后即完成了零件的加工。而每一形状特征或形状特征组的NC代码可自动生成。目前开发的系统只适用于2.5D零件的加工。

LeeandChang开发了一种用虚拟边界的方法自动产生凸自由曲面特征刀具轨迹的系统。这个系统的工作原理是：在凸自由曲面内嵌入一个最小的长方块，这样凸自由曲面特征就被转换成一个凹特征。最小的长方块与最终产品模型的合并就构成了被称为虚拟模型的一种间接产品模型。刀具轨迹的生成方法分成三步完成：（1）、切削多面体特征；（2）、切削自由曲面特征；（3）、切削相交特征。

JongYunJung研究了基于特征的非切削刀具轨迹生成问题。文章把基于特征的加工轨迹分成轮廓加工和内区域加工两类，并定义了这两类加工的切削方向，通过减少切削刀具轨迹达到整体优化刀具轨迹的目的。文章主要针对几种基本特征（孔、内凹、台阶、槽），讨论了这些基本特征的典型走刀路径、刀具选择和加工顺序等，并通过IP（InterProgramming）技术避免重复走刀，以优化非切削刀具轨迹。另外，JongYunJong还在他1991年的博士论文中研究了制造特征提取和基于特征的刀具及刀具路径。

特征加工的基础是实体加工，当然也可认为是更高级的实体加工。但特征加工不同于实体加工，实体加工有它自身的局限性。特征加工与实体加工主要有以下几点不同：

从概念上讲，特征是组成零件的功能要素，符合工程技术人员的操作习惯，为工程技术人员所熟知；实体是低层的几何对象，是经过一系列布尔运算而得到的一个几何体，不带有任何功能语义信息；实体加工往往是对整个零件（实体）的一次性加工。但实际上一个零件不太可能仅用一把刀一次加工完，往往要经过粗加工、半精加工、精加工等一系列工步，零件不同的部位一般要用不同的刀具进行加工；有时一个零件既要用到车削，也要用到铣削。因此实体加工主要用于零件的粗加工及半精加工。而特征加工则从本质上解决了上述问题；特征加工具有更多的智能。对于特定的特征可规定某几种固定的加工方法，特别是那些已在STEP标准规定的特征更是如此。如果我们对所有的标准特征都制定了特定的加工方法，那么对那些由标准特征够成的零件的加工其方便性就可想而知了。倘若CAPP系统能提供相应的工艺特征，那么NCP系统就可以大大减少交互输入，具有更多的智能。而这些实体加工是无法实现的；

特征加工有利于实现从CAD、CAPP、NCP及CNC系统的全面集成，实现信息的双向流动，为CIMS乃至并行工程（CE）奠定良好的基础；而实体加工对这些是无能为力的。

2.3现役几个主要CAD/CAM系统中的NC刀轨生成方法分析

现役CAM的构成及主要功能

目前比较成熟的CAM系统主要以两种形式实现CAD/CAM系统集成：一体化的CAD/CAM系统（如：UGII、Euclid、Pro/ENGINEER等）和相对独立的CAM系统（如：Mastercam、Surfcam等）。前者以内部统一的数据格式直接从CAD系统获取产品几何模型，而后者主要通过中性文件从其它CAD系统获取产品几何模型。然而，无论是哪种形式的CAM系统，都由五个模块组成，即交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块。下面仅就一些著名的CAD/CAM系统的NC加工方法进行讨论。

UGII加工方法分析

一般认为UGII是业界中最好，最具代表性的数控软件。其最具特点的是其功能强大的刀具轨迹生成方法。包括车削、铣削、线切割等完善的加工方法。其中铣削主要有以下功能：

、PointtoPoint：完成各种孔加工；

、PanarMill：平面铣削。包括单向行切，双向行切，环切以及轮廓加工等；

、FixedContour：固定多轴投影加工。用投影方法控制刀具在单张曲面上或多张曲面上的移动，控制刀具移动的可以是已生成的刀具轨迹，一系列点或一组曲线；

、VariableContour：可变轴投影加工；

、Parameterline：等参数线加工。可对单张曲面或多张曲面连续加工；

、ZigZagSurface：裁剪面加工；

、RoughtoDepth：粗加工。将毛坯粗加工到指定深度；

、CavityMill：多级深度型腔加工。特别适用于凸模和凹模的粗加工；

、SequentialSurface：曲面交加工。按照零件面、导动面和检查面的思路对刀具的移动提供最大程度的控制。

EDSUnigraphics还包括大量的其它方面的功能，这里就不一一列举了。

STRATA加工方法分析

STRATA是一个数控编程系统开发环境，它是建立在ACIS几何建模平台上的。

它为用户提供两种编程开发环境，即NC命令语言接口和NC操作C++类库。它可支持三轴铣削，车削和线切割NC加工，并可支持线框、曲面和实体几何建模。其NC刀具轨迹生成方法是基于实体模型。STRATA基于实体的NC刀具轨迹生成类库提供的加工方法包括：

ProfileToolpath：轮廓加工；

AreaClearToolpath：平面区域加工；

SolidProfileToolpath：实体轮廓加工；

SolidAreaClearToolpath：实体平面区域加工；

SolidFaceToolPath：实体表面加工；

SolidSliceToolPath：实体截平面加工；

LanguagebasedToolpath：基于语言的刀具轨迹生成。

其它的CAD/CAM软件，如Euclid,Cimitron,CV,CATIA等的NC功能各有千秋，但其基本内容大同小异，没有本质区别。

2.4现役CAM系统刀轨生成方法的主要问题

按照传统的CAD/CAM系统和CNC系统的工作方式，CAM系统以直接或间接（通过中性文件）的方式从CAD系统获取产品的几何数据模型。CAM系统以三维几何模型中的点、线、面、或实体为驱动对象，生成加工刀具轨迹，并以刀具定位文件的形式经后置处理，以NC代码的形式提供给CNC机床，在整个CAD/CAM及CNC系统的运行过程中存在以下几方面的问题：

CAM系统只能从CAD系统获取产品的低层几何信息，无法自动捕捉产品的几何形状信息和产品高层的功能和语义信息。因此，整个CAM过程必须在经验丰富的制造工程师的参与下，通过图形交互来完成。如：制造工程师必须选择加工对象（点、线、面或实体）、约束条件（装夹、干涉和碰撞等）、刀具、加工参数（切削方向、切深、进给量、进给速度等）。整个系统的自动化程度较低。

在CAM系统生成的刀具轨迹中，同样也只包含低层的几何信息（直线和圆弧的几何定位信息），以及少量的过程控制信息（如进给率、主轴转速、换刀等）。因此，下游的CNC系统既无法获取更高层的设计要求（如公差、表面光洁度等），也无法得到与生成刀具轨迹有关的加工工艺参数。

CAM系统各个模块之间的产品数据不统一，各模块相对独立。例如刀具定位文件只记录刀具轨迹而不记录相应的加工工艺参数，三维动态仿真只记录刀具轨迹的干涉与碰撞，而不记录与其发生干涉和碰撞的加工对象及相关的加工工艺参数。

CAM系统是一个独立的系统。CAD系统与CAM系统之间没有统一的产品数据模型，即使是在一体化的集成CAD/CAM系统中，信息的共享也只是单向的和单一的。CAM系统不能充分理解和利用CAD系统有关产品的全部信息，尤其是与加工有关的特征信息，同样CAD系统也无法获取CAM系统产生的加工数据信息。这就给并行工程的实施带来了困难 。

3数控仿真技术

3.1计算机仿真的概念及应用

从工程的角度来看，仿真就是通过对系统模型的实验去研究一个已有的或设计中的系统。分析复杂的动态对象，仿真是一种有效的方法，可以减少风险，缩短设计和制造的周期，并节约投资。计算机仿真就是借助计算机，利用系统模型对实际系统进行实验研究的过程。它随着计算机技术的发展而迅速地发展，在仿真中占有越来越重要的地位。计算机仿真的过程可通过图1所示的要素间的三个基本活动来描述：

建模活动是通过对实际系统的观测或检测，在忽略次要因素及不可检测变量的基础上，用物理或数学的方法进行描述，从而获得实际系统的简化近似模型。这里的模型同实际系统的功能与参数之间应具有相似性和对应性。

仿真模型是对系统的数学模型（简化模型）进行一定的算法处理，使其成为合适的形式（如将数值积分变为迭代运算模型）之后，成为能被计算机接受的“可计算模型”。仿真模型对实际系统来讲是一个二次简化的模型。

仿真实验是指将系统的仿真模型在计算机上运行的过程。仿真是通过实验来研究实际系统的一种技术，通过仿真技术可以弄清系统内在结构变量和环境条件的影响。

计算机仿真技术的发展趋势主要表现在两个方面：应用领域的扩大和仿真计算机的智能化。计算机仿真技术不仅在传统的工程技术领域（航空、航天、化工等方面）继续发展，而且扩大到社会经济、生物等许多非工程领域，此外，并行处理、人工智能、知识库和专家系统等技术的发展正影响着仿真计算机的发展。

数控加工仿真利用计算机来模拟实际的加工过程，是验证数控加工程序的可靠性和预测切削过程的有力工具，以减少工件的试切，提高生产效率。

3.2数控仿真技术的研究现状

数控机床加工零件是靠数控指令程序控制完成的。为确保数控程序的正确性，防止加工过程中干涉和碰撞的发生，在实际生产中，常采用试切的方法进行检验。但这种方法费工费料，代价昂贵，使生产成本上升，增加了产品加工时间和生产周期。后来又采用轨迹显示法，即以划针或笔代替刀具，以着色板或纸代替工件来仿真刀具运动轨迹的二维图形（也可以显示二维半的加工轨迹），有相当大的局限性。对于工件的三维和多维加工，也有用易切削的材料代替工件（如，石蜡、木料、改性树脂和塑料等）来检验加工的切削轨迹。但是，试切要占用数控机床和加工现场。为此，人们一直在研究能逐步代替试切的计算机仿真方法，并在试切环境的模型化、仿真计算和图形显示等方面取得了重要的进展，目前正向提高模型的精确度、仿真计算实时化和改善图形显示的真实感等方向发展。

从试切环境的模型特点来看，目前NC切削过程仿真分几何仿真和力学仿真两个方面。几何仿真不考虑切削参数、切削力及其它物理因素的影响，只仿真刀具工件几何体的运动，以验证NC程序的正确性。它可以减少或消除因程序错误而导致的机床损伤、夹具破坏或刀具折断、零件报废等问题；同时可以减少从产品设计到制造的时间，降低生产成本。切削过程的力学仿真属于物理仿真范畴，它通过仿真切削过程的动态力学特性来预测刀具破损、刀具振动、控制切削参数，从而达到优化切削过程的目的。

几何仿真技术的发展是随着几何建模技术的发展而发展的，包括定性图形显示和定量干涉验证两方面。目前常用的方法有直接实体造型法，基于图像空间的方法和离散矢量求交法。

3.3直接实体造型法

这种方法是指工件体与刀具运动所形成的包络体进行实体布尔差运算，工件体的三维模型随着切削过程被不断更新。

Sungurtekin和Velcker开发了一个铣床的模拟系统。该系统采用CSG法来记录毛坯的三维模型，利用一些基本图元如长方体、圆柱体、圆锥体等，和集合运算，特别是并运算，将毛坯和一系列刀具扫描过的区域记录下来，然后应用集合差运算从毛坯中顺序除去扫描过的区域。所谓被扫过的区域是指切削刀具沿某一轨迹运动时所走过的区域。在扫描了每段NC代码后显示变化了的毛坯形状。

Kawashima等的接合树法将毛坯和切削区域用接合树（graftree）表示，即除了空和满两种结点，边界结点也作为八叉树（octtree）的叶结点。边界结点包含半空间，结点物体利用在这些半空间上的CSG操作来表示。接合树细分的层次由边界结点允许的半空间个数决定。逐步的切削仿真利用毛坯和切削区域的差运算来实现。毛坯的显示采用了深度缓冲区算法，将毛坯划分为多边形实现毛坯的可视化。

用基于实体造型的方法实现连续更新的毛坯的实时可视化，耗时太长，于是一些基于观察的方法被提出来。

3.4基于图像空间的方法

这种方法用图像空间的消隐算法来实现实体布尔运算。VanHook采用图象空间离散法实现了加工过程的动态图形仿真。他使用类似图形消隐的zbuffer思想，沿视线方向将毛坯和刀具离散，在每个屏幕象素上毛坯和刀具表示为沿z轴的一个长方体，称为Dexel结构。刀具切削毛坯的过程简化为沿视线方向上的一维布尔运算，见图3，切削过程就变成两者Dexel结构的比较：

CASE1：只有毛坯，显示毛坯，break；

CASE2：毛坯完全在刀具之后，显示刀具，break；

CASE3：刀具切削毛坯前部，更新毛坯的dexel结构，显示刀具，break；

CASE4：刀具切削毛坯内部，删除毛坯的dexel结构，显示刀具，break；

CASE5：刀具切削毛坯内部，创建新的毛坯dexel结构，显示毛坯，break；

CASE6：刀具切削毛坯后部，更新毛坯的dexel结构，显示毛坯，break；

CASE7：刀具完全在毛坯之后，显示毛坯，break；

CASE8：只有刀具，显示刀具，break。

这种方法将实体布尔运算和图形显示过程合为一体，使仿真图形显示有很好的实时性。

Hsu和Yang提出了一种有效的三轴铣削的实时仿真方法。他们使用zmap作为基本数据结构，记录一个二维网格的每个方块处的毛坯高度，即z向值。这种数据结构只适用于刀轴z向的三轴铣削仿真。对每个铣削操作通过改变刀具运动每一点的深度值，很容易更新zmap值，并更新工件的图形显示。

3.5离散矢量求交法

由于现有的实体造型技术未涉及公差和曲面的偏置表示，而像素空间布尔运算并不精确，使仿真验证有很大的局限性。为此Chappel提出了一种基于曲面技术的“点矢量”(pointvector)法。这种方法将曲面按一定精度离散，用这些离散点来表示该曲面。以每个离散点的法矢为该点的矢量方向，延长与工件的外表面相交。通过仿真刀具的切削过程，计算各个离散点沿法矢到刀具的距离s。

设sg和sm分别为曲面加工的内、外偏差，如果sg S SM说明加工处在误差范围内，S SG则过切，Ssm则漏切。该方法分为被切削曲面的离散(discretization)、检测点的定位（location）和离散点矢量与工件实体的求交(intersection)三个过程。采用图像映射的方法显示加工误差图形；零件表面的加工误差可以精确地描写出来。

总体来说，基于实体造型的方法中几何模型的表达与实际加工过程相一致，使得仿真的最终结果与设计产品间的精确比较成为可能；但实体造型的技术要求高，计算量大，在目前的计算机实用环境下较难应用于实时检测和动态模拟。基于图像空间的方法速度快得多，能够实现实时仿真，但由于原始数据都已转化为像素值，不易进行精确的检测。离散矢量求交法基于零件的表面处理，能精确描述零件面的加工误差，主要用于曲面加工的误差检测。

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第二届全国数控技能大赛命题专家、实操竞赛现场裁判长

北京航空航天大学机械学院 宋放之

紧张激烈的第二届全国数控技能大赛已经结束了。真可谓“硝烟散尽，偃旗息鼓”，各个奖项各归其主。当大家都在兴高采烈，津津乐道地谈论自己的成绩，盘点自己的名次时，我作为理论试卷的主要命题人之一，实操竞赛现场的裁判长，感觉到这次竞赛值得我们认真地总结和回味。

本届理论竞赛试题的命题组是由多位教授、高级工程师、高级技师、高级讲师等专家组成。他们既是数控大赛的命题人，又是劳动和社会保障部远程教育数控工艺员考试的命题人。这些专家根据数控工艺员的命题经验，从第一届全国数控技能大赛结束后就开始酝酿本次的试题。通过总结归纳数控工艺员考试命题经验和首届数控技能大赛理论考试命题的经验，结合新颁布的数控操作工的国家职业标准，经过二年来的反复讨论最终形成终稿并获得大赛组委会的批准。

这次理论竞赛试题的命题原则是：遵照职业标准规定的原则；理论联系实际的原则；侧重数控加工专业基础知识的原则；弥补实操考试的不足点的原则。

一、遵照职业标准的原则

在理论试题中我们严格按照职业标准所要求的知识范围和要求命题。学生组遵照高级工要求，职工和教师组是按照技师要求。

命题范围是构成试卷的基础。也是所有选手如何进行理论学习的依据。如果考题超出职业标准的要求。那么命题就会失败，考出来的成绩也没有任何意义。因此今后各个职业院校应该认真地学习职业标准，在数控教学实践中贯彻和执行职业标准的要求。

二、理论联系实际的原则

在本届理论竞赛试题中最大的特点就是理论联系实际。很多题目都是来自生产实际。这些题目内容本身具有很强的理论性，但是却以生产加工中所表现出来的现象提出问题，并让选手做出选择或是做出回答。

例如下面的竞赛题目：

金属切削加工时，切屑的颜色可反映切削过程中的温度，它可以帮助判断切削参数是否选择合理。当加工碳钢时，切屑的颜色呈暗褐色，这表明( )。

A. 切削速度适当

B. 切削速度偏高

C. 切削温度太高，应降低切削速度

D. 切削速度偏低

答案：A

这道题目直接来自实际加工。很多有经验的操作工凭借观察切屑的颜色就能判断当时的切削用量的选择是否合适。切削用量是一个理论问题，但是题目中并没让选手计算切削用量，而是让选手去观察。通过这种题目的考核，让选手知道平时经验的积累是多么的重要。在平时的生产加工中要学会动脑筋，做一个有心人，才能成为一名出色的技术工人。当代的很多劳动模范不就是通过平时的观察和经验积累做出重要的技术革新从而走向成功之路的吗？

例如下面的竞赛题目：

有时按下松开机床主轴刀柄按键后，刀柄仍然不能从主轴上取下。这种现象产生的原因可能是( )

A . 拉钉稍短或拉紧弹簧压合过紧

B . 刀柄与主轴产生冷焊

C. 松刀油缸位置靠后

D. 以上原因都有可能

答案：D

这个题目在机床操作中经常会遇到。如果当这种现象产生时能够多问几个为什么，多去翻阅几本资料，那么对于机床的结构知识就一定能够掌握得非常牢固。

上述两道试题在书本上是不能够直接找到的。只有通过理论的深入学习，再通过生产实践，才能准确回答题目。类似这样的题目在本届理论试题当中占了相当大的比例。这样的试题提出来以后职业院校中搞理论教学的教师们就会面临着新的挑战，也带来了新发展方向，那就是我们的理论教师必须具有丰富的生产加工经验，必须是“双师”型的人才，既是教师，又是技师，才能够培养好学生。劳动和社会保障部在2005年和2006年针对职业院校的教师举办了两届数控技师班，就是要使更多的教师具有技师的水平和资格。

三、侧重数控加工专业基础知识的原则

在《数控车工》、《数控铣工》、《加工中心操作工》的国家职业标准中，专业基础知识占了很大的比重。

那么根据这种要求，我们选择了与数控加工最有关系的内容进行命题，使考题更具有数控的特点。

例如下面的竞赛题目：

假如，在加工时，数控系统出现了“CHECK LUBURACATION” 的英文信息，下面应该做的事情是( )。

A. 调整液压系统的液压

B. 调整压缩空气的气压

C. 添加冷却液

D. 添加导轨润滑油

答案：D

这道题目既有专业英语的内容，又有数控机床维护的内容。表面上是英语词汇，但实际上是机床维护知识。

我们不要求每个操作工都能长篇大论地阅读外文资料，但是要求操作工能够基本了解数控系统中经常出现的外文词汇，甚至哪怕是把这些词汇当作一种符号来看待都可以，最终目的是要求每一个操作工熟悉自己所用的机床，从而更好地掌握它和维护它。

例如下面的竞赛题目：

在开环控制伺服系统中，步进电动机采用一对齿轮与丝杠相连接。步进电机的通电方式是三相六拍方式，电机转子的齿数为40个。已知脉冲当量为0.01mm，滚珠丝杠基本导程为6mm，则这对齿轮的传动比为( )。

A. 5/3

B. 3/5

C. 2/5

D. 5/2

答案：C

这道题目是把几方面与数控机床有关的基础知识综合体现出来。它包括步进电机的知识、脉冲当量的知识、数控机床滚珠丝杠的知识和机械零件中齿轮传动比的知识。

虽然只是一道简单的选择题，但是如果仔细的琢磨其中的含义我们可以学会很多的知识。作为命题作者真希望选手能够真正地掌握本题中的知识点，而不是简单地选择一下。

例如下面的竞赛题目：

当FANUC系统或者西门子系统执行了如下程序中的N30语句后，刀具实际移动的距离是( )

(西门子） （FANUC）

… …

N10 G54 G90 G00 X0 Y0； N10 G54 G90 G00 X0 Y0；

N20 ROT RPL=30； N20 G68 X0 Y0 R30.0；

N30 G1 G91 X80.0 F500； N30 G1 G91 X80.0 F500；

… …

A. X移动56.569 ，Y移动56.569

B. X移动80.000 ，Y移动0.000

C. X移动40.000 ，Y移动69.282

D. X移动69.282 ，Y移动40.000

答案：D

这道题目表面上是一道数控编程题目，但它还包括有简单的三角函数计算。选手首先要知道N20语句中坐标旋转的指令含义，然后要看N30语句的坐标位置，最后利用特殊角的三角函数计算移动距离。在本次大赛的理论题之中，多数题目都如同本题一样具有多重含义。命题作者就是想利用有限的篇幅，传达出更多的信息，考核出更多的知识点。

以上题目都是数控专业基础知识所要求的最基本的内容。选手们通过比赛或者通过学习这些题目后应该建立这样的一个概念，即：

(1)竞赛题目绝大部分都是源于基础知识，这些基础知识范围很宽，但是并不很深奥。选手们如果想在竞赛前突击学习，那是绝对学不好的。即便是死记硬背地应付竞赛，那也只是临时性的。竞赛过后就会很快忘掉。所以选手特别应该注重平时的学习和知识的积累。

(2)竞赛题目绝不是直来直去地问你一个知识点，而是综合地问你多方面的知识。

四、弥补实操考试的原则

由于受场地、设备、资金所限，任何数控技能大赛都不可能把所有的知识点全部考核到。本届命题组为了使我

们的大赛内容更加丰富，考点更加全面，提出了理论考试应该弥补实操考试的原则。命题专家认为理论考试应该是实操考试的延伸，应该是实操考试的升华。一部文艺作品的宗旨是“源于生活，高于生活”。那么我们的理论竞赛试题，就应像文艺作品一样，应该是来源于生产实际，而又不同于生产实际。它应该是实操竞赛的补充，应该把实际操作中的要点、窍门、精华用适合于考试的形式体现出来。这次理论竞赛试题包括了如下内容：

(1)高速加工的概念

(2)四轴、五轴的加工概念

(3)零件的测量

(4)夹具误差的计算

(5)含有第四轴指令的编程

(6)论文撰写的方法

这些内容无法在本届的实操考试中进行。那么就在理论考试中实现。可喜的是这次理论试题表现得非常成功。

它与软件考试和实操考试相互呼应，相互弥补，使本届的竞赛试题体现得更加完整和全面。

例如图-1所示：数控铣和加工中心试题中计算各工序尺寸的定位误差。

如图-2所示在数控车工理论竞赛试题中计算锥度尺寸的方法。

这些题目都是来源于生产实际，同时在本届大赛中又无法考核到的，最关键的是这些题目在生产加工中是经常

用到的基本技术和知识点。

竞赛已经结束了，再次翻看第二届数控技能大赛的理论竞赛题目后总结出它所具有的特点是：

(1)知识全面，重点突出

试题涵盖了国家职业标准中数控操作工相应等级的大部分内容。同时又着重突出了数控操作的特点。做到多而不乱，精辟概括。

(2)联系实际，题目灵活

试题出自生产实际，不照搬书本。有些内容在书本中根本就没有。只有真正掌握实操的方法才能正确回答问题。另外试题具有很大的灵活性。例如有些试题选手可以利用宏程序编程，也可以用子程序编程。数控铣和加工中心的论文题目是有关螺纹加工的方法。选手可以就此题目论述丝锥攻丝的方法，也可以论述铣削螺纹的方法。

(3)彩色印刷，题意明确

虽然彩色印刷成本比单色印刷成本高出许多倍，但是组委会仍然坚持采用彩色印刷。这不仅仅使理论试卷漂亮美观，体现国家级一类竞赛的风范，而更重要的是彩色图片使题目的意思表达得更加清晰准确。过去不能出的题目

(4)难易结合，各取所会

本届大赛的理论试题中有相当一部分题目是非常简单的基础题。但是也有一部分题目是比较难的。就是在比较难做的题目中也有相当简单的得分点。竞赛中选手可以根据自己掌握知识的范围和程度回答试题。命题思路是每一道题目都可以有得分的希望和得分点，但是想比较完整地做对题目还是需要有很高的理论水平。这样做既不挫伤选手的积极性，又不会让选手轻易拿分而导致不重视。

通过本届大赛，命题专家认为选手较上届大赛水平有明显的提高。他们所掌握的知识点更加准确。但是专家们也发现了很多值得选手们和从事数控教学工作的教师们认真思考的问题。选手们存在的问题如下：

(1)基本知识不全面；

(2)教师选手、学生选手对新技术、新装备了解得少；

(3)缺乏多轴加工的实操技术；

(4)普遍计算能力薄弱；

(5)灵活运用编程指令的能力不够；

(6)语言表述能力不够；

(7)职工和教师选手缺乏撰写技术论文或总结的经验；

(8)考试技巧掌握不好。

这些问题由于本文的篇幅所限不能详细剖析，希望在今后的试题点评书中或是在大赛的论坛中与选手们详细地讨论。

第二届全国数控技能大赛虽然结束了，但是它的影响远远没有终止。它的影响力是深远的，在很长一段时间内它仍然将会发挥着它所具有的指导性的、引领性的作用。这种作用一直会延续到第三届大赛乃至数年。第三届数控技能大赛理论竞赛试题是什么风格现在讨论还为时过早。但可以肯定地说，专家们将在这两年的数控工艺员的考试中逐渐摸索和确立。

通过大赛的推动作用，专家们发现目前我国涌现了一批优秀的数控操作技术能手。他们具有很高的技术和理论水平。这对我国数控操作技术的提升有着非常重要的、非常积极的意义。同时通过本次理论竞赛考试也为今后职业技术院校的数控操作理论教学树立了一个方向，那就是一定要理论联系实际。理论来自实践，经过提炼后再去指导实践。作为一名数控操作工而言，一定要有扎实的理论基础，这对于今后技术水平的提高具有非常重要的作用。

最后希望参赛选手，数控专业的学生，以及从事数控操作的教师和职工们努力学习，不断进取，为我国的现代化建设而奋斗！为我国的数控事业做出我们应有的贡献！

数控编程试题及答案

数控加工工艺与编程考试题（6）

注 意 事 项

1. 请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、考号和所在单位的名称。

2. 请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。

3. 不要在试卷上乱写乱画，不要在标封区填写无关内容。

一、判断题（第1～20题。将判断结果填入括号中。正确的填“√”，错误的填“×”。每题1.0分。满分10分）

（ ）1、高速钢车刀的韧性虽然比硬质合金高，但不能用于高速切削。

（ ）2、硬质合金是一种耐磨性好，耐热性高，抗弯强度和冲击韧性多较高的一种刀具材料。

（ ）3、在工具磨床上刃磨刀尖能保证切削部分具有正确的几何角度和尺寸精度及较小的表面粗糙度。

（ ）4、程序编制的一般过程是确定工艺路线、计算刀具轨迹的坐标值、编写加工程序、程序输入数控系统、程序检验。

（ ）5、切削用量包括进给量、背吃刀量和工件转速。

（ ）6、铸件的壁厚相差太大，毛坯内部产生的内应力也越大，应当先采用时效处理的方法来加以消除，然后再进行切削加工。

（ ）7、难加工材料主要是指切削加工性差的材料，不一定简单地从力学性能上来区分。在难加工材料中，有硬度高的，也有硬度低的。

（ ）8、数控机床伺服系统将数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。

（ ）9、G00指令中可以不加“F”也能进行快速定位。

（ ）10、闭环系统比开环系统具有更高的稳定性。

（ ）11、三角带传递功率的能力，A型带最小，O型最大。

（ ）12、只要将交流电通入三相异步电动机定子绕组，就能产生旋转磁场。

（ ）13、尺寸链封闭环的基本尺寸，是其它各组成环基本尺寸的代数差。

（ ）14、步进电机在输入一个脉冲时所转过的角度称为步距角。

（ ）15、数控机床所加工的轮廓，与所采用程序有关，而与所选用的刀具无关。

（ ）16、基准不重合和基准位置变动的误差，会造成定位误差。

（ ）17、数控机床的插补过程，实际上是用微小的直线段来通近曲线的过程。

（ ）18、数控机床加工的加工精度比普通机床高，是因为数控机床的传动链较普通机床的传动链长。

（ ）19、程序 N100 G01 X100 Z80； N110 G01 X90 Z60；

可以用 N100 G01 X100 Z80； N110 X90 Z60 代替。

（ ）20、G00, G01指令的运动轨迹路线相同，只是设计速度不同。

二、选择题（第21～60 题。选择正确的答案，将相应的字母填入题内的括号中。每题1.0分。满分40分）：

21、8255芯片是_____。

A、可编程并行接口芯片； B、不可编程并行接口芯片；

C、可编程串行接口芯片； D、可编程定时接口芯片。

22、在机床上，为实现对鼠笼式感应电动机的连续速度调节，常采用_____。

A、转子回路中串电阻法：B、改变电源频率法：

C、调节定子电压法； D、改变定于绕组极对数法。

23、数字积分插补法的插补误差_____。

A、总是小于1个脉冲当量； B、总是等于1个脉冲当量；

C、总是大于1个脉冲当星； D、有时可能大于1个脉冲当量。

24、设计夹具时，定位元件的公差应不大于工件的公差的______。

A、主要定位基准面；B、加工表面； C、未加工表面； D、已加工表面。

25、为避免齿轮发生根切现象，齿数Z≥_____。

A、20； B、17； C、15； D、21。

26、步进电机在转速突变时，若没有一个加速或减速过程，会导致电机_____。

A、发热； B、不稳定； C、丢步； D、失控。

27、位置检测元件是位置控制闭环系统的重要组成部分，是保证数控机床_____的关键。

A、精度； B、稳定性； C、效率； D、速度。

28、切削时，切屑流向工件的待加工表面，此时刀尖强度较_________。

A、好； B、差； C、一般； D、波动。

29、准备功能G90表示的功能是_____。

A、预备功能； B、固定循环； C、绝对尺寸； D、增量尺寸。

30、程序编制中首件试切的作用是_____。

A、检验零件图设计的正确性； B、检验零件工艺方案的正确性；

C、检验程序单的正确性，综合检验所加工的零件是否符合图纸要求；

D、仅检验程序单的正确性。

31、高速钢刀具切削温度超过550~600℃时，刀具材料会发生金相变化，使刀具迅速磨损，这种现象称为____。

A、扩散； B、相变； C、氧化； D、粘接。

32、闭环进给伺服系统与半闭环进给伺服系统主要区别在于_____。

A、位置控制器； B、检测单元； C、伺服单元； D、控制对象。

33、当刀具前角增大时，切屑容易从前刀面流出切削变形小，因此_____。

A、切削力增大； B切削力减小； C、切削力不变； D、切削力波动。

34、粗铣时选择切削用量应先选择较大的_____，这样才能提高效率。

A、F； B、ap；； C、V； D、F和V 。

35、编程中设定定位速度F1=5000mm/min，切削速度F2=100mm/min ,如果参数键中设置进给速度倍率为80％，则应选__。

A、F1=4000，F2=80； B、F1=5000，F2=100；

C、F1=5000，F2=80； D、以上都不对。

36、位置检测元件是位置控制闭环系统的重要组成部分，是保证数控机床_____的关键。

A、精度； B、稳定性； C、效率； D、速度。

37、为了降低加残留面积高度，以便减小表面粗糙度值，_______对其影响最大。

A、主偏角； B、副偏角； C、前角； D、后角。

38、数控加工夹具有较高的_____精度。

A、粗糙度； B、尺寸； C、定位； D、以上都不是。

39、半闭环系统的反馈装置一般装在____。

A、导轨上； B、伺服电机上； C、工作台上； D、刀架上。

40、为提高CNC系统的可靠性，可采用____。

A、单片机； B、双CPU； C、提高时钟频率； D、光电隔离电路。

41、切削用量对刀具寿命的影响，主要是通过对切削温度的高低来影响的，所以影响刀具寿命最大的是_______。

A、背吃刀量； B、进给量； C、切削速度； D、以上三方面。

42、刀具磨纯标准通常都按________的磨损值来制订。

A、月牙洼深度； B、前面； C、后面； D、刀尖。

43、当交流伺服电机正在旋转时，如果控制信号消失，则电机将会__A__。

A、立即停止转动； B、以原转速继续转动；

C、转速逐渐加大； D、转速逐渐减小。

44、粗加工时，切削液以_______为主。

A、煤油； B、切削油； C、乳化液； D、柴油。

45、镗孔的关键技术是刀具的刚性、冷却和_______问题。

A、振动； B、质量； C、排屑； D、刀具。

46、刀具切削过程中产生积屑瘤后，刀具的实际前角_____。

A、增大； B、减小； C、一样； D、以上都不是。

47、适应控制机床是一种能随着加工过程中切削条件的变化，自动地调整_____实现加工过程最优化的自动控制机床。

A、主轴转速； B、切削用量； C、切削过程； D、进给用量。

48、车削钢材的刀具材料，应选择_____硬质合金。

A、YG3； B、YG8； C、YT15； D、YG5。

49、毛坯制造时，如果_______，应尽量利用精密铸造、精锻、冷挤压等新工艺，使切削余量大大减少，从而可缩短加工的机动时间。

A、属于维修件； B、批量较大； C、在研制阶段； D、要加工样品。

50、应用刀具半径补偿功能时，如刀补值设置为负值，则刀具轨迹是_____。

A、左补； B、右补； C、不能补偿； D、左补变右补，右补变左补。

51、一般划线精度只能达到______mm。

A、0.05～0.1； B、0.1～0.2； C、0.25～0.5； D、0.5～1.0 。

52、制造较高精度、切削刃形状复杂并用于切削钢材的刀具其材料选用_______。

A、碳素合金； B、高速工具钢； C、硬质合金； D、立方氮化硼。

53、在M20×2－7g6g－40中，7g表示________公差带代号，6g表示大径公差带代号。

A、大径； B、小径； C、中径； D、多线螺纹。

54、G04在数控系统中代表________。

A、车螺纹； B、暂停； C、快速移动外； D、外圆循环。

55、通常CNC系统将零件加工程序输入后，存放在_____。

A、RAM中； B、ROM中； C、PROM中； D、EPROM中。

56、在开环系统中，影响丝杠副重复定位精度的因素有_____。

A、接触变形； B、热变形； C、配合间隙； D、共振。

57、已加工表面产生加工硬化后，硬化层的硬度比工件硬度______。

A、低； B、高； C、一样； D、以上都不是。

58、相对编程是指________。

A、相对于加工起点位置进行编程；

B、相对于下一点的位置编程；

C、相对于当前位置进行编程；

D、以方向正负进行编程。

59、数控系统中，那一组字段（地址）在加工过程中是模态的____。

A、G01 F ； B、G27 G28； C、G04； D、M02。

60、所谓联机诊断，是指数控计算机中的____。

A、远程诊断能力； B、自诊断能力； C、脱机诊断能力；

D、通信诊断能力。

三、简答题(第61～64 题，每小题7分，满分28分)

61、数控加工的基本原理是什么？

62、简述特种加工的主要优点。

63、CAD主要应用在设计中的哪几方面？

64、为了消除振动干扰的影响，保证数控加工对振动环境的要求，可采取那些具体措施？

四、分析题(12分)

65、某数控机床采用滚动导轨，由伺服电机通过一对齿轮带动滚珠丝杠驱动工作台移动，其脉冲当量为0.005mm，现CNC系统发出正向指令脉冲，工作台移动了100mm后，电动机又接到同样数量的反向指令脉冲，而工作台反向只移动了99.975mm，未能复位到原点。试分析该系统存在什么问题？应采取什么措施解决该问题，提高定位精度？

标 准 答 案 与 评 分 标 准

一、判断题(共20分，每小题1分)

评分标准： 各小题答对给1.0分；答错或漏答不给分，也不扣分。

1、√； 2、×； 3、√； 4、√；5、×；6、√；7、×； 8、√； 9、√；

10、×；11、×；12、×；13、×；14、√；15、×；16、√；17、√；18、×；19、√；20、×。

二、选择题：（将正确答案的代号填入空格内，共40分，每小题1分）

评分标准： 各小题答对给1.0分；答错或漏答不给分，也不扣分。

21、A；22、B；23、D；24、B；25、B；26、C；27、A；28、B；29、C；30、C；

31、B；32、B；33、B；34、B；35、C；36、A；37、B；38、C；39、B；40、D；

41、C；42、C；43、A；44、C；45、C；46、A；47、B；48、C；49、B；50、D；

51、C；52、B；53、C；54、B；55、A；56、A；57、B；58、C；59、A；60、B。

三、简答题(共40分，每小题8分)

评分标准： 各小题答对给8分；答错或漏答，根据标准答案内容判分。

61、答：数控加工的基本原理是把生产工（零）件的刀具和工件的合成运动分解为机床运动坐标的运动分量，由数控程序控制，自动实现刀具/工件的相对运动，按规定的加工顺序完成工（零）件的加工。

62、答：

① 加工范围不受材料物理力学性能的限制；

② 加工质量易控制；

③ 可以进行高精度细微加工了；

④ 可进行无污染的纯洁材料加工；

⑤ 能形成新加工技术系统工程。

63、答：

① 几何建模；

② 工程分析；

③ 设计审查与评价；

④ 自动绘图；

64、答：

① 对内部的振源采取相应的消振措施，如运动件的动平衡调整、设备的位置布局调整等；

②对内部的振源采取相应的隔振措施，如在设备与安装地坪间设置空气弹簧隔振、橡胶隔振器。

四、分析题(12分)

评分标准：根据标准答案内容判分。

65、答：

⑴ 该系统的问题是：

① 传动元件（齿轮间、丝杠螺母间）有间隙；

② 传动元件有弹性变形，如丝杠刚度不足。

⑵ 解决措施为：

① 齿轮采取消隙措施并预紧滚珠丝杠，减小反向死区；

② 加大滚珠丝杠直径，减小弹性变形；

③ 通过软件补偿误差的方法消除或减小误差。